【专业预测】未来十大锂电材料发展方向，涂覆隔膜占两席

【专业预测】未来十大锂电材料发展方向，涂覆隔膜占两席
锂电行业的发展，离不开新材料的技术进步，正负极材料及隔膜材料的新发现和工艺技术的进步，将推动行业飞速发展，进而满足需求旺盛的下游市场。

一、硅碳复合负极材料


硅碳复合材料作为未来负极材料的一种，其理论克容量约为4200mAh/g,比石墨类负极的372mAh/g高出了10倍有余。其产业化后，将大大提升电池的容量。

目前各大材料厂商纷纷在研发硅碳复合材料，如BTR、杉杉、紫宸、星城等。

现在硅碳复合材料存在的主要问题有：1、充放电时，体积膨胀，吸液能力强；2、循环寿命差。目前正在通过包覆、掺杂等手段解决以上问题，且部分企业已经取得了一定进展。

二、钛酸锂


钛酸锂的优势主要有：1、循环寿命长(可达10000次以上)，属于零应变材料(体积变化小于1%)，不生成传统意义的SEI膜；2、安全性高。其插锂电位高，不生成枝晶，且在充放电时，热稳定性极高；3、可快速充电。

目前限制钛酸锂使用的主要因素是价格太高，当前的均价为11-16万元/吨，高于传统石墨。

今年国家将钛酸锂大巴的补贴从50万/辆下调至15万元/辆，这进一步限制钛酸锂的推广应用进程。

另外钛酸锂的克容量很低，为170mAh/g左右。

三、石墨烯


石墨烯拥有诸多优良性能，如透光性好，导电性能优异、导热性较高，机械强度高。

另外，石墨烯良好的导热性能确保其在电池体系中的稳定性，且石墨烯片层间距大于石墨，使锂离子在石墨烯片层间扩散通畅，有利于提高电池功率性能。

但石墨烯的生产工艺不成熟，结构欠稳定，导致石墨烯作为负极材料仍存在一定问题，如首次放电效率较低，约65%；循环性能较差；价格较高，明显高于传统石墨负极。


四、富锂锰基正极材料


高容量是锂电池的发展方向之一，但当前的正极材料能量密度都偏低。而富锂锰基的理论能量密度可达到900Wh/kg，因而成为研发热点。另外富锂锰基的主要原材料较为丰富。

由于开发时间较短，目前富锂锰基存在一系列问题：1、首次放电效率很低；2、材料在循环过程析氧，带来安全隐患；3、循环寿命很差；4、倍率性能偏低。


五、动力型镍钴锰酸锂材料


随着特斯拉火爆全球，其使用的三元材料路线引起了一股热潮。

磷酸铁锂虽然安全性高，但其能量密度偏低软肋无法克服，而新能源汽车要求更长的续航里程，从目前的工业水平及技术进度来看，镍钴锰酸锂三元材料最有可能成为国内下一代动力电池主流材料。

今年以来，国内陆续推出三元路线的电动车，如北汽E150EV、江淮IEV4、奇瑞EQ等，单位重量密度较磷酸铁锂电池有很大提升。


六、碳纳米管


碳纳米管不属于新东西，之前作为储氢材料被广泛研究，但其用在锂电池内的时间却较晚。

碳纳米管作为锂电池导电剂的优势有：

1、导电性能优异；
2、具有100:1左右的长径比，在导电网络中充当“导线”；
3、机械强度和力学性能优异，电极循环寿命高；
4、优异的热传导性，碳纳米管室温下的热传导性可达到6000w/m/k,能有效传递电池充放电时集聚的热量，特别是高倍率情形下。


七、涂覆隔膜


锂电池隔膜要求具有良好的电化学和热稳定性，以及反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性。目前的隔膜是聚乙烯和聚丙烯材质，这两类隔膜在较高温度时容易收缩或熔融，引起短路。

而涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等胶黏剂或陶瓷氧化铝。其优势为：

1、提高隔膜耐热收缩性，防止隔膜收缩造成大面积短路；
2、涂覆材料热传导率低，防止电池中的某些热失控点扩大形成整体热失控。


八、陶瓷氧化铝


在涂覆隔膜中，陶瓷涂覆隔膜主要针对动力电池体系，因此其市场成长空间较涂胶隔膜更大，其核心材料陶瓷氧化铝的市场需求将随着三元动力电池的兴起而大幅提升。

用于涂覆隔膜的陶瓷氧化铝的纯度、粒径、形貌都有很高要求，日本、韩国的产品较成熟，但价格比国产的贵一倍以上。因此国内目前多家企业在研发陶瓷氧化铝，希望减少进口依赖。



九、高电压电解液添加剂


提高电池能量密度乃锂电池的趋势之一，目前提高能量密度方法主要有两种：

1、提高传统正极材料的充电截止电压，但提升电压至一定程度会导致钴酸锂结构坍塌，性质不稳定；

2、发充放电平台更高的新型正极材料，如富锂锰基、镍钴酸锂等。

正极材料的电压提升后，需要与之配套的高电压电解液。添加剂对电解液的高电压性能起到关键性作用，其成为近年来的研发重点。


十、水性粘结剂


目前正极材料主要使用PVDF做粘结剂，用有机溶剂进行溶解，但这既污染环境，又危害员工健康，其所需的冷冻设备含氟聚合物及其溶剂价格昂贵，增加了锂电池的生产成本。

出于环保、降低成本、增加极片性能等需求考量，水性粘结剂有望得到广泛应用。

但目前水性粘结剂的粘结性等性能与PVDF、SBR相比仍存在差距，且成本较传统粘结剂仍旧偏高。


来源：ofweek锂电网